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Elektromechanisches Hubgetriebe Die Erfindung betrifft ein teleskopartig
ausgebildetes Hubgetriebe mit eingebautem Elektromotor nebst Getriebe und bezweckt
eine hohe Leistungsübertragung bei geringem Raumbedarf und geringem Gewicht mit
hohem Wirkungsgrad. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Elektromotor
und ein Rädergetriebe im Innenrohr des Hubgetriebes gelagert sind und Rollkörper
antreiben, welche in ein auf der Innenseite der Wandung des Außenrohres vorgesehenes
Gewinde eingreifend, an diesem unter Verschiebung des Innenrohres im Außenrohr abrollen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildungsform des Hubgetriebes sind erfindungsgemäß
die Rollkörper in Fig. i als Rollen und in Fig. 7 bis 9 als Kugeln ausgebildet,
welche in einem mit der Getriebewelle fest verbundenen, um die Hubgetriebeachse
drehbaren Träger, entsprechend der Steigung des im Außenrohr vorgesehenen Gewindes
schräg gelagert sind, so daß sie bei Drehung -des Rollkörperträgers in den Gewindegängen
des Außenrohres abrollen. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn erfindungsgemäß
entsprechend Fig. i die Rollen mehrere Rillen zum gleichzeitigen Eingriff in mehrere
Gewindegänge des Außenrohres aufweisen.
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Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform des Hubgetriebes nach Fig.
2 bis q. sind erfindungsgemäß zum Zwecke der Belastbarkeit bei gedrungener Bauart
mit der Getriebewelle schräge Lagerscheiben zum Antrieb der Taumelscheiben verbunden,
an welche einseitig wirkende Schaltelemente eingebaut sind, die mittels Verzahnungen
unter dem Einfluß von auf der Getriebewelle drehfest angeordneten I- ocken und ihnen
entgegenwirkenden Federn in und
außer Eingriff mit der Außenrohrverzahnung
gelangen und so ihre Hubbewegung auf das Außenrohr übertragen.
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Zur Ermöglichung einer Schnellauslösung sind erfindungsgemäß durch
Längsverschiebung eines in der hohlen Getriebewelle gleichachsig zu dieser angeordneten
Verstellschiebers die Nocken unter Wirkung der die Schaltelemente im Sinne des Ausrückens
aus der Außenrohrverzahnung beeinflussenden Federn in die Getriebewelle in radialer-Richtung
hineinschiebbar.
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Damit bei voller Belastung des Hubgetriebes die Schaltelemente lösbar
sind, weisen erfindungsgemäß sowohl die Schaltelementverzahnung als auch die Außenrohrverzahnung
schräge Flanken und die Außenrohrverzahnung abgeflachte Spitzen auf, so claß die
Schaltelemente bei voller Belastung des Hubgetriebes lösbar sind; damit bei einer
Schnellauslösung unter voller Last das Innen- und Außenrohr des Hubgetriebes an
den Anschlägen nicht zu hart aufschlägt, ist erfindungsgemäß das Innenrohr ,gegen
,gegen das Außenrohr abgeschlossen, luftdicht wodurch oder mit ein regelbarem Abfangen
erreicht wird. ' Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 weist erfindungsgemäß
die Getriebewelle eine Kurve auf, die als zur Getriebewelle gleichachsige Schraube
ausgebildet ist, deren Windungszahl kleiner als i ist und deren Bogenlänge ein ganzes
Vielfaches der Windungslücke ist, welch letztere durch eine Schraubenkurve entgegengesetzter
Steigung geschlossen wird, wobei die Schaltelemente ihre Axialbewegung durch von
den Schraubenkurven gesteuerten Führungsrollen, ihre Radialbewegung durch ebenfalls
auf der Getriebewelle vorgesehene, je in einer Ebene ringsum verlaufende Steuerkurve
erfahren, die über den gleichen Winkelbereich wie die den Arbeitshub der Schaltelemente
bewirkende Schraubenkurve konzentrisch zur Getriebewelle verlaufen, im Rück'holbereich
der Schaltelemente dagegen mindestens um die Eingrifftiefe der Außenrohrrillen im
Radius verringert sind. Zweckmäßig sind auf der Getriebewelle mehrere parallele
Schraubenkurven übereinander angeordnet, in welche mehrere Führungsrollen der Schaltelemente
gleichzeitig eingreifen.
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Das Hubgetriebe läßt sich für nachstehende Fälle anwenden: Als elektromechanischer
Autoheber, der einzeln unter die Radachse oder unter das Fahrgestell gesetzt oder
direkt fest eingebaut wird. In diesem Fall erfolgt der Antrieb durch die Autobatterie
mittels direkten Anschlusses oder durch Stecker, beispielsweise am Zigarettenanzünder.
Der Motor ist für Rechts- und Linkslauf eingerichtet, ein Umkehrschalter wird zweckmäßigerweise
dazwischengeschaltet. Um ein Festlaufen in den Endstellungen zu verhindern, werden
Endbegrenzungsschalter eingebaut, die mit einer Schiene mit verstellbarem Anschlag
verbunden werden können, wodurch die Endbegrenzung beliebig verstellbar ist.
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Weiterhin kann dieses Hubgetriebe auch für die Rudermaschine in Schiffen
als Flettner-Rudergetriebe sowie als Fernschalter für Hochspannungsaus- und '=einschalter
wie auch als Getriebe füt Signalanlagen und Weichen, dann als Schwenkgetriebe für
Scheinwerfer, als Getriebe für Selbstentladungen; wie überhaupt für jede Fernschaltung
verwendet werden.
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Bei Anwendung des Hubgetriebes als Fernsteuerungsgetriebe für Schleusenschützen,
Signalverstellgetriebe, Weichenstellgetriebe . oder für Schiffssteuerungen werden
die Hubgetriebe mit Potentiometerrückmelder oder Anschlagrückmeldeschaltern versehen.
Sollen mehrere Aggregate gleichzeitig laufen und in gleicher Zeit den gleichen Weg
zurücklegen müssen, werden zur Steuerung @dementsprechende Nachlaufschalter eingebaut,
die von einer Gebervorrichtung gesteuert werden.
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Bei Anwendung als Schiffssteuergetriebe werden die bisherigen großen
Gewichte und der erhebliche Umfang der bisherigen Rudermaschinen eingespart. Die
Bedienung der Schiffssteuerung ist wesentlich einfacher, da das bisherige Ruderrad
eingespart werden und die Steuerung durch einen Vorwählschalter vorgenommen werden
kann, der gleichzeitig die Ruderlage anzeigt.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Beispielen veranschaulicht,
und zwar in der Fig. i, die einen axialen Längsschnitt eines Hubgetriebes mit selbsthemmender
Eigenschaft als Wagenheber zeigt. Fig.7 zeigt einen Längsschnitt eines Hubgetriebes
als Fernsteuerungsgetriebe, Fig. 8 und <9 quer laufende Schnitte nach den Linien
x-y und u-v durch die Kugellagerungsmutter nebst Kugel, Fig. 2 einen axialen Längsschnitt
durch eine weitere Ausführungsart des Hubgetriebes, Fig. q. einen Querschnitt nach
der Linie A-B von Fig. 2 und Fig.3 einen Schnitt durch die Verzahnung des Schaltelementes
und des Außenrohres; Fig. 5 zeigt einen axialen Längsschnitt durch eine weitere
Ausführungsform eines Hubgetriebes, Fig.6 einen Querschnitt nach Linie A-B der Fig.
5.
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In Fig. i bezeichnet i das Innenrohr, 2 den in diesem fest eingebauten
Elektromotor, 6 das Außenrohr, dessen Innenwandung das flachgängige Gewinde 7 trägt.
Mit der Welle des Elektromotors 2 ist das Übersetzungsgetriebe 3 verbunden, dessen
Welle mit einem um die Hubgetriebeachse drehbaren Rollenträger 4 fest verbunden
ist, auf welchem Rollen 5 gelagert sind, die in das Gewinde 7 der Innenwandung des
Außenrohres 6 eingreifen und mehrere Rillen zum gleichen Eingriff in mehrere Gewindegänge
aufweisen können (Fig. i). Als Wagenheber bedeutet 8 der Fuß und io der Kopf.
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In Fig. 7 bezeichnet i das Innenrohr des Hubgetriebes, 2 den im Innenrohr
gelagerten ElektrotnOtOr, 3 das von letzterem angetriebene Getriebe für eine Übersetzung
ins Langsame, 12 die vom Getriebe angetriebene Kugellagerungsmutter, 13 die als
Rollkörper dienende Kugel, 14 die der Kugelform angepaßten Gewindegänge des Außenrohres,
15 den die Kugellagerungsmutter durchsetzenden, schraubenförmig verlaufenden Kugelrückführungskanal
und 16 die auf der Außenfläche der Kugellagerungsmutter befindlichen Gewinderillen,
die mit den Gewinde.gängen'14 auf der Innenfläche
des Außenrohres
sich zu einem nahezu geschlossenen Kugelgang ergänzen, wie es bei den bekannten
Hochschulterkugellagern der Fall ist. Lage und Verlauf des Kugelrückführungskanals
i j5 im Innern der Kugellagerungsmutter und seinen beiden Außenmündungen in die
Kugelrillen 16 sind aus Fig.8 und 9 ohne weiteres ersichtlich.
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In Fig.2 bezeichnet i das Innenrohr mit den darin gelagerten .`Motor
2, der über das Getriebe 3 die Taumelscheiben 17 antreibt; an letzteren sind die
einseitig wirkenden Schaltelemente 18 kardariisch angelenkt. Die radiale Steuerung
der Schaltelemente 18 wird durch Nocken ig erreicht, die mit der Getriebewelle 31
drehfest, jedoch radial verschiebbar verbunden sind. Der Hub der Nocke ig kann durch
den Verstellschieber 21 verstellt werden. Der Verstellschieber 21 kann mechanisch
durch den Bowdenzug 22 betätigt werden oder durch den Elektromagneten 23 und die
Federn 24 (gestrichelt gezeichnet). Der Anschlag 25 ist bei beiden Ausführungen
gleich. Der Anschlag 26 ist im Außenrohr 15 unter der Abdichtung 9 angebracht. Der
Längsdruck des Hubgetriebes wird durch geeignete Kugellager .4 aufgenommen. Die
Anschlüsse des Hubgetriebes sind mit 27 bezeichnet. Der Endbegrenzungsschalter 28
wird durch den Hebel 29 geschaltet. Die schrägen Lagerscheiben 20, welche die Taumelbewegungen
der Taumelscheiben 17 bestiminen, sind mit der Getriebewelle fest verbunden. Die
Ausrückfedern der Schaltelemente 18 sind mit 30 bezeichnet.
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In Fig.4 ist die Lagerverteilung der Schaltelemente 18 und die Anordnung
der aufnehmenden Schlitze im Innenrohr i ersichtlich.
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Die Wirkungsweise des in Fig.2 dargestellten Hubgetriebes ist folgende:
Durch den Motor 2 werden die Taumelscheiben 17 durch Drehen der schrägen Lagerscheiben
20, welche mit der Getriebewelle 31 fest verbunden sind, über das Cbersetzungsgetriebe
3 in taumelnde Bewegungen versetzt, wodurch die Schaltelemente 18 in axialer Richtung,
bezogen auf die Achse des Hubgetriebes, um den Hub der Taumelscheibe 17 hin und
her geschoben werden. Damit die Schaltelemente 18 und die Taumelscheiben 17 sich
nicht mitdrehen, werden diese in Längsschlitze im Innenrohr i geführt. Die Nocken
i9, welche mit der Getriebewelle 31 drehfest verbunden sind, lassen die Schaltelemente
18 bei einer Auf- und Abwärtsbewegung je nach Bewegungsrichtung der zweiten Hälfte
des Hubgetriebes jeweils aus dem Innenrohr hervor- oder zurückstehen. Die Verstellung
des Innen- zum Außenrohr geschieht dadurch, daß durch Drehen der Nocken i9 zwei
gegenüberliegende Schaltelemente 18 sich nach außen bewegen, d. h. mit ihrer Verzahnung
in die zweckmäßig abgeflachte Spitzen aufweisende Innenverzahnung des Außenrohres
15 eingreifen und die Taumelscheiben 17 durch Drehung der Getriebewelle 31 und den
Winkel ihrer Schrägstellung zur anderen Seite geneigt werden, wodurch eine geradlinige
Längsbewegung der Schaltelemente 18 entsteht. Nach Beendigung ihres Hubes lassen
die Nocken ig die Schaltelemente 18 mittels der Federn 30 nach innen zurückgehen,
um denselben Arbeitsgang mit den nächsten sich gegenüberliegenden Schaltelementen
18 zu beginnen. Aus der Art dieser Arbeitsweise ergibt sich, daß die Taumelscheiben
17 um i8o° zueinander versetzt sein müssen und jede Taumelscheibe 17 mindestens
je drei Schaltelemente 18 betätigt. Dadurch befinden sich stets ein Paar Schaltelemente
18 in vollem Eingriff. Soll die Verschiebung der Rohre i und 15 in entgegengesetzter
Richtung erfolgen, dann wird die Drehrichtung des Motors 2 geändert.
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Bei Erreichung der Endstellung werden durch Hebel 29 die Endschalter
28 betätigt, von denen der Übeisichtlichkeit wegen nur der obere gezeichnet ist,
wodurch sich der Motor 2 abschaltet. Beim Stromloswerden der elektrischen Leitung
wird der Bowdenzug 22 betätigt und der Verstellschieber21 bewegt, wodurch sich der
Hub der Nocken ig verkleinert und die gerade im Eingriff stehenden Schaltelemente
18 nach innen schnellen. Damit dieses auch unter höchster Last möglich ist, wird
die Innenverzahnung des Außenrohres 15 und die Verzahnung der Schaltelemente 18
mit schrägen Flanken (Fig. 3) ausgeführt. Nach Ausrasten sämtlicher Schaltelemente
18 aus der Verzahnung des Außenrohres 15 ist der Leerlauf des Hubgetriebes hergestellt,
d. h. dasselbe kann durch geringe Kraft bis in seine Endstellungen bewegt werden.
Nach Erreichen einer vorher bestimmten End- oder Mittelstellung schlägt der Anschlag
25 gegen den Anschlag 26 und bewirkt, daß der Verstellschieber 21 die Nocken ig
betätigt. Hierdurch werden mindestens zwei Schaltelemente 18 voll zum Eingriff gebracht
und das Hubgetriebe dadurch verriegelt. Die Betätigung einer Schnellauslösevorrichtung
ist in diesem Zustand nicht möglich, sondern erst nach Betätigung des Motors.
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In Fig. 5 und 6 bezeichnet 27 die Anschlußaugen des Hubgetriebes sowie
15 das Außenrohr und i das Innenrohr mit darin gelagertem Elektromotor 2, der über
das Getriebe 3 die Getriebewelle 31 antreibt. Letztere trägt auf der Außenseite
zwei Kurven 32 in Form je einer zur Hubgetriebeachse gleichachsigen Schraubenwindung,
deren Bogenbereich kleiner als 36o° und ein ganzes Vielfaches der Windungslücke
ist, die durch eine Schraubenwindung entgegengesetzter Steigung geschlossen wird.
Jede Kurve 32 stellt mithin eine in sich zurückkehrende Schraubennut dar, die aus
einem langen, dem Arbeitshub der Schaltelemente dienenden Ausschnitte und einem
kurzen, der Rückführung dienenden Abschnitte zusammengesetzt ist. In jeder Kurvennut
32 greifen Führungsrollen 33 ein, die paarweise übereinander an einem der sechs
Schaltelemente 34 befestigt sind. Das Außenrohr 15 wird unten durch das Lager 35
und oben durch das Führungsstück 36 geführt, in welchem eine Dichtung 9 zum Schutz
der Innenteile gegen Verschmutzung angeordnet ist. In einem oberen und einem unteren
Flansch der Getriebewelle 31 ist ferner je eine in einer Ebene verlaufende Steuerkurve
37 eingefräst, in welche die oberen bzw. unteren Leitrollen 38 der Schaltelemente
34 eingreifen. Jede Steuerkurve 37 weist einen zur
Hubgetriebeachse
konzentrischen Kreisbogen von einer Bogenlänge, z. B. 300°, gleich jener des Hubteiles
der Schraubennut 32 auf, sowie einen die Bogenenden verbindenden Kurventeil mit
kleinerem Radius und einer Bogenlänge, z. B. 6o°, gleich jener des Rückführteiles
der Schraubennut 32. Dies hat zur Folge, daß von den sechs Schaltelementen 34 stets
fiinf im Eingriff mit der Außenverzahnung stehen, während das sechste Paar außer
Eingriff bleibt.
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Die auftretenden Hubkräfte werden im mittleren Teil des Hubgetriebes
durch die' vom Ring 39 gehaltenen Kugellager 4 und die Axialkräfte im unteren Teil
des Hubgetriebes durch das Kugellager 4o aufgenommen. Zur Endbegrenzung des Hubes
dient der elektrische Endausschalter 28, der durch die Schaltstange 41 betätigt
wird.
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je nach Steigung der Schraubenkurven 32 ist das Hubgetriebe selbsthemmend
oder nicht. Um einen leichten Selbstlauf unter Last zu erzielen, kann hinter der
letzten Getriebestufe eine Kupplung nach bekannter Art zur Abschaltung des Getriebes
eingebaut werden. Um bei Ausfall der normalen Antriebsmittel eine Notbetätigung
zu ermöglichen, kann ein gesonderter Notantrieb vorgesehen werden, wie dieser in
Fig. 5 gestrichelt gezeichnet ist. !\Iit 42 ist die verlängerte Motorwelle mit Zahnrad
bezeichnet und 43 eine nach außen vorstehende Antriebswelle mit Anschluß zum Aufstecken
einer Handkurbel.
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In Fig. io ist eine sichtbare, tropen- und spritzwasserfeste abgedeckte
Anordnung der Endbegrenzungsschaltereinstellung dargestellt. Hierzu ist nach der
Erfindung beim Hubgetriebe das Außenrohr mit einem mit ihm verbundenen Schutzrohr
umgeben, welches einen durch ein Fenster staubdicht abschließbaren Längsschlitz
aufweist, dessen mit je einer Einstellskala versehene Längskanten als Führung für
zwei verstellbare Anschläge dienen, die mittels gefederter Greiforgane in die Zähne
einer unterhalb zum Schlitz angeordneten, als Schaltstange für die Hubbegrenzungsschalter
bzw. Anschläge dienenden Zahnstange eingreifen. Dabei können die beiden Hubbegrenzungsschalter
auf der nämlichen Seite des Elektromotors am Stirnende des Innenrohres angeordnet
und von dem nämlichen, zwischen die Schalter hineinreichenden umgebogenen Ende der
Schaltstange gemeistert werden. In den weiteren Abbildungen stellen dar: Fig. i
i eine Ansicht des Hubgetriebes mit Einstellskala, Fig. 12 eine Ansicht der Skala
mit Schaltstange, Fig. 13 einen Längsschnitt durch Fig 12 nach der Linie II-II,
Fig. 14 und 15 vergrößerte Schnitte durch den Zeiger 44 in verschiedenen Stellungen
(Fig. 14 eingerastet, Fig. 15 ausgerastet), Fig. 16 einen vergrößerten Schnitt durch
den Anschlag, Fig. 17,eine Abwicklung des Zeigers.
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Bei dem dargestellten Hubgetriebe ist daß Außenrohr mit 51 und das
Gewinderohr mit 15 bezeichnet. Das Zifferblatt 45 mit den Hubbegrenzungsmarkierungen
ist vorzugsweise durch eine Plexiglasscheibe 46 abgedichtet, welche in geeigneter
Führung, beispielsweise Schwalbenschwanz, von der Seite eingeschoben wird. Um die
Plexiglasscheibe zu sichern, ist eine Arretierung 47 in Form eines gefederten Stiftes,
welcher von unten in eine Bohrung der Plexiglasscheibe gedrückt wird, angebracht.
Mit 44 sind die Zeiger mit dem Markierungsstrich und mit 48 die Nasen zur Anschlagverstellung
bezeichnet. Die im Zifferblatt eingebauten Begrenzungsanschläge 49 werden durch
Federn 50 in Rastungen (aus Fig. i i bis 16 ersichtlich) der Schaltstange
41 gehalten.
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Durch Anheben des Zeigers, indem unter die Nasen 4,8 gegriffen wird,
kann der Anschlag aus den Rastungen der Schaltstange 41 herausgezogen und entriegelt
werden. In dieser Stellung läßt sich der Anschlag beliebig nach rechts oder links
in die gewünschte Stellung bringen. Durch diese Anordnung ist es möglich, den Hut>
des Hubgetriebes ohne Werkzeug sofort für jeden erforderlichen Zweck einzustellen.
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Hierzu wird die Flexiglasscheibe durch Niederdrücken der Arretierung
47 herausgezogen. Durch Hochziehen der Zeiger 44 werden die Anschläge 49 aus den
Rastungen der Schaltstange 41 herausgezogen, und der Anschlag kann mit dem Zeiger
in die erforderliche Stellung gebracht werden: Durch Loslassen des Zeigers springt
der Anschlag 49 durch den Druck der Federn 5o in die gewählte Arretierung der Schaltstange
41 ein. Nach Einschieben der Plexiglasscheibe ist das Hubgetriebe wieder gebrauchsfertig.
Aus der Fig. io ist auch das Eingreifen der Schaltstange 41 in den Schalter 28 ersichtlich.